激光是20世纪人类最伟大的发明之一，自上世纪60年代被发明以来，激光技术已经并正在深刻地影响和改变着人类社会。作为一类重要的激光器件，染料激光以有机染料作为增益介质，具有发射波长连续可调、易加工、价格低廉等优势，在信息传输、新型柔性显示、医疗诊断等领域具有巨大的应用前景。尽管传统的有机染料，如氟硼二吡咯类（BODIPY）、花菁类、香豆素类、噁嗪类等具有较高的荧光量子产率、较低的系间窜跃速率和三线态吸收系数，然而其摩尔吸收系数和Stokes位移较小，不利于激发态和基态能级之间粒子数反转和低阈值固态激光发射，从而极大的制约了相关应用技术的发展。与此同时，发展兼具高效率、近红外发射和高稳定性的有机染料激光也仍具挑战。鉴于此，设计、合成具有优异光物理性质的新型有机染料成为解决这一问题的关键。
化学系超分子化学与催化研究中心雷川虎课题组致力于功能导向的扩展卟啉设计与合成。最近，课题组成功构建了一类3,6-咔唑修饰的八元扩展卟啉氟硼二吡咯染料（BODIPY-type Expanded Porphyrin），该染料具有极高的摩尔吸光系数、极大的Stokes位移和较好的荧光量子产率。与商业化BODIPY染料相比，这些性质参数表明其在激光增益介质中的应用更有优势。进一步，他们将该染料掺杂在环氧树脂基质中，简捷地制备得到瓶形光学微腔，实现了具有低阈值、高品质因子和良好工作稳定性的远红光波段激光发射。该研究首次将扩展卟啉大环化合物应用于激光染料，为高性能有机染料激光器的实现提供了新的发展思路。相关成果以“3,6-Carbazoylene Octaphyrin (1.0.0.0.1.0.0.0) and Its Bis-BF2 Complex”为题，发表在最新一期的国际高水平学术期刊美国化学会志《Journal of the American Chemical Society》上，上述工作由雷川虎课题组联合华南理工大学虞华康教授、美国德克萨斯大学奥斯汀分校赛斯勒院士合作完成，理学院20级博士生陈浩为第一作者，雷川虎副教授为论文通讯作者，上海大学为第一完成单位。
自2018年入职上海大学以来，雷川虎率团队相继发展出一系列新型功能化扩展卟啉大环化合物，并研究了其在光学材料、拓扑手性和生物分子识别等方面的应用，相关研究成果先后发表在J. Am. Chem. Soc. 2020, 142, 1987、Angew. Chem. Int. Ed. 2020, 59, 13063、Chem. Eur. J. 2021, 27, 16173、Chem. Sci. 2022, 13, 692、Org. Lett. 2022, 24, 2509等高水平杂志上。研究工作得到国家自然科学基金委（No. 22171179、21901155）、上海市高校特聘教授、上海市“科技创新行动计划”启明星计划（No. 20QA1403700）和上海大学项目的经费支持。
原文链接： https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.2c01240
